Asuinrakennusten energia- ja olosuhdemittarointi

Jussi-Pekka Huttunen

Asuinrakennusten energia- ja olosuhdemittarointi

Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinööri (AMK)

Talotekniikan tutkinto-ohjelma Insinöörityö

2.4.2015

Tekijä

Otsikko Sivumäärä Aika

Jussi-Pekka Huttunen

Asuinrakennusten energia- ja olosuhdemittarointi 39 sivua + 1 liitettä

2.4.2015

Tutkinto insinööri (AMK)

Tutkinto-ohjelma talotekniikka

Suuntautumisvaihtoehto LVI, tuotantopainotteinen Ohjaajat diplomi-insinööri Harri Sipilä

lehtori Jarmo Tapio

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, mitä täytyy mittaroida, jotta asuinrakennuksen käyttöönottovaiheessa rakennusautomaatiojärjestelmästä saadaan riittävästi tietoa raken- nuksen toiminnan varmistamiseksi. Tietojen perusteella voidaan tarkastella, vastaavatko rakennuksen todellinen energiankulutus ja sisäilmaston olosuhteet energia- ja olosuh- desimulointeja. Tavoitteena oli myös määritellä tavoite-, asetus- ja raja-arvoja sisäilmaston olosuhteiden kannalta tärkeille mittauspisteille.

Työn alussa perehdyttiin sisäilmaston olosuhteisiin sekä niihin liittyviin määräyksiin ja suo- situksiin. Työssä tutustuttiin myös tyypillisiin talotekniikassa käytettäviin mittareihin ja antu- reihin sekä energiankäytön ja kulutuksen mittaukseen liittyviin määräyksiin. Työn lopussa pohdittiin tavoite-, asetus- ja raja-arvoja sisäilmaston olosuhteiden kannalta tärkeille mitta- uspisteille. Työn pääasiallinen lähdeaineisto koostui määräyksistä ja ohjeista sekä muista kirjallisista lähteistä. Työssä käytettiin myös Optiplan Oy:n suunnittelijoilta saatuja suullisia tietoja.

Työn tuloksena selvisi, kuinka tarkasti on mittaroitava rakennuksen ja sen eri järjestelmien kuluttamaa sähkö-, lämmitys- ja jäähdytysenergiaa sekä rakennuksessa tuotettua energi- aa, jotta asuinkerrostalon ja sen eri järjestelmien energiankulutusta ja toimintaa voidaan seurata. Tuloksena selvisi myös, että asuinrakennuksen sisäilmaston olosuhteiden seu- raamiseksi on mittaroitava muun muassa huoneistojen, tuloilman ja lämmitysverkoston lämpötiloja sekä mahdollisesti hiilidioksidi- ja hiilimonoksidipitoisuuksia. Mittauksista saata- van tiedon perusteella voidaan esimerkiksi vertailla rakennuksen todellista energiankulu- tusta ja sisäilmaston olosuhteita energia- ja olosuhdesimulointeihin. Työn pohjalta tehdään mittarointisuunnitelma yrityksen käyttöön.

Avainsanat mittarointi, energia, olosuhteet, asuinrakentaminen, LVIA- suunnittelu

Author

Title

Number of Pages Date

Jussi-Pekka Huttunen

Measuring Indoor Climate and Energy Consumption in Residen- tial Buildings

39 pages + 1 appendices 2 April 2015

Degree Bachelor of Engineering

Degree Programme Building Services Engineering

Specialisation option HVAC Engineering, Production Orientation Instructors Harri Sipilä, Master of Science in Technology

Jarmo Tapio, Senior Lecturer

The purpose of this Bachelor’s thesis was to ensure that the building automation system provides enough information about the indoor climate and energy consumption of residen- tial buildings. The information can be used to examine the indoor climate and energy con- sumption of a building by comparing it to simulated results. The goal was to find out the required measurements and also to define set and limit values for the most important measurements of indoor climate.

The thesis was based on the applicable parts of the National Building Code Of Finland, HVAC plans made for residential buildings, and literature on heating, plumbing, air condi- tioning and automation. Information from discussions with planners was used as well.

In conclusion, the consumption of electric, heating and cooling energy of residential build- ings needs to be measured thoroughly enough to examine the energy consumption. The most important measurements of indoor climate include the heating system, room and supply air temperatures and, in specific cases, carbon monoxide and carbon dioxide con- centrations. A measurement plan will be created on the basis of this thesis.

Keywords measurement, indoor climate, energy consumption, building services planning, residential buildings

Lyhenteet

1 Johdanto 1

2 Sisäilmasto 2

2.1 Sisäilmastoluokitus 2

2.2 Lämpöolosuhteet 3

2.2.1 Lämpöviihtyvyys ja lämpötasapaino 3

2.2.2 Operatiivinen lämpötila 3

2.2.3 Lämpötilan vaihtelu ja epätasainen lämpösäteily 4

2.3 Ilman epäpuhtaudet 5

2.4 Kosteus 6

2.5 Ilman liike ja veto 6

2.6 Ääniolosuhteet 7

3 Rakennuksen energiankulutus 8

3.1 E-luku 8

3.2 Energiatehokkuusluokat 9

4 Energia- ja olosuhdesimuloinnit 10

4.1 Kesäajan huonelämpötilan hallinta 10

4.2 Laskentatyökalut 11

5 Mittarit ja anturit 12

5.1 Lämpötilamittaus 12

5.1.1 Mekaaniset mittarit 12

5.1.2 Sähköiset mittarit 14

5.1.3 Puolijohdeanturit 16

5.2 Paineen mittaus 17

5.2.1 Nestemanometrit 17

5.2.2 Joustavat elimet 18

5.2.3 Sähköiset menetelmät 18

5.3 Virtausmittaus 19

5.3.1 Mekaaniset mittarit 19

5.3.2 Paine-eroon perustuva kuristusvirtausmittaus 20

5.3.3 Induktiivinen virtausmittaus 21

5.5 Muita antureita 22

6 Mittarointi 23

6.1 Energiankäytön mittaus 23

6.1.1 Älykäs energianmittaus 23

6.1.2 Sähköenergia 23

6.1.3 Lämmitys- ja jäähdytysenergia 24

6.2 Energiatehokkuusluvut 24

6.2.1 Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho 24

6.2.2 Lämpö- ja kylmäkertoimet 25

6.3 Käyttöveden kulutus 25

7 Olosuhteiden seuranta ja hallinta 26

7.1 Asunnot 26

7.1.1 Lämmitysverkostojen lämpötilat 26

7.1.2 Ulkolämpötilan mittaus 27

7.1.3 Tuloilman lämpötila 27

7.1.4 Kesäajan viilennys 29

7.1.5 Huonelämpötilan mittaukset 31

7.2 Kerhotilat 31

7.3 Autohallit 32

7.3.1 Hiilimonoksidi 32

7.3.2 Hiilidioksidi 32

8 Tulokset 33

9 Yhteenveto 36

Lähteet 37

Liitteet

Liite 1. Säätiedot kuukausittain säävyöhykkeillä I ja II

1 Johdanto

Rakennuksen energia- ja olosuhdesimuloinnilla voidaan tarkastella rakennuksen eri järjestelmien lämmitys-, jäähdytys- ja sähköenergiankulutusta sekä sisäilmaston olo- suhteita. Jotta simulointeja voidaan verrata rakennuksen todelliseen energiankulutuk- seen ja sisäilmaston olosuhteisiin, on rakennus varustettava riittävällä mittaroinnilla.

LVIA-suunnittelussa käytettävien tavoite-, asetus- ja raja-arvojen, kuten tuloilman läm- pötilan, on myös vastattava simuloinneissa käytettyjä arvoja, jotta simuloidut olosuhteet voisivat täyttyä.

Opinnäytetyön tarkoituksena on selvittää, mitä täytyy mittaroida, jotta rakennuksen käyttöönottovaiheessa rakennusautomaatiojärjestelmästä saadaan riittävästi tietoa rakennuksen toiminnan varmistamiseksi. Tietojen perusteella voidaan tarkastella, vas- taavatko rakennuksen todellinen energiankulutus ja sisäilmaston olosuhteet energia- ja olosuhdesimulointeja. Tavoitteena on myös määritellä tavoite-, asetus- ja raja-arvoja sisäilmaston olosuhteiden kannalta tärkeille mittauspisteille. Tavoitteiden saavuttami- seksi työssä perehdytään pääasiassa sisäilmaston olosuhteiden sekä energian käytön ja kulutuksen mittausta käsitteleviin määräyksiin ja ohjeisiin sekä muuhun kirjallisuu- teen.

Opinnäytetyön toimeksiantaja on Optiplan Oy:n Helsingin Asumisen yksikkö. Optiplan Oy on rakennussuunnittelun kokonaissuunnittelutoimisto. Kokonaissuunnittelulla tarkoi- tetaan, että yritys pystyy tarjoamaan kaikki rakennussuunnittelupalvelut itse. Raken- nussuunnittelupalveluihin kuuluu talotekniikka-, elementti-, rakenne- ja arkkitehtisuun- nittelu sekä ympäristö- ja energiapalvelut. Optiplan Oy tarjoaa palveluja asunto-, toimiti- la- ja korjausrakentamiseen. Optiplan Oy on osa kansainvälistä NCC-konsernia, joka on Pohjoismaiden suurimpia rakennus- ja kiinteistökehitysyhtiöitä. Optiplan Oy työllis- tää yli 220 henkilöä neljässä toimipisteessä. Pääkonttori sijaitsee Helsingin toimipis- teessä. Muut toimipisteet sijaitsevat Turussa, Tampereella ja Oulussa. Optiplan Oy:n Helsingin Asumisen yksikkö suunnittelee uudisasuinkerros- ja rivitaloja pääkaupunki- seudulla ja sen läheisyydessä. [1.]

Opinnäytetyön toimeksiantaja haluaa tämän työn pohjalta tehtäväksi mittarointisuunni- telman, johon on koottu rakennuksen energiakulutuksen ja sisäilmaston olosuhteiden kannalta tärkeimmät mittauspisteet vaikutusalueineen ja tavoitearvoineen. Opinnäyte-

työ on rajattu asuinrakennuksiin sekä niissä mahdollisesti oleviin pieniin liiketiloihin ja autohalleihin.

2 Sisäilmasto

Sisäilmasto on huoneessa vaikuttavien eri olosuhteiden kokonaisuus. Ihmiset oleskele- vat sisätiloissa noin 90 % kokonaisajasta, joten sisäilmasto on merkittävä tekijä yleisen hyvinvoinnin kannalta. Sisäilmaston puutteet ja ongelmat vaikuttavat oleellisesti ihmis- ten viihtyvyyteen, terveyteen ja työtehoon. Tärkeimpiä sisäilmastoon vaikuttavia tekijöi- tä ovat lämpöolosuhteet ja erilaiset ilman laatutekijät. Hyvä sisäilmasto vähentää saira- uksia, lisää viihtyvyyttä ja parantaa työtehoa. [2, s. 11.]

2.1 Sisäilmastoluokitus

Sisäilmayhdistys ry:n julkaisema Sisäilmastoluokitus 2008 on tarkoitettu käytettäväksi rakennus- ja taloteknisen suunnittelun ja urakoinnin sekä rakennustarviketeollisuuden apuna. Sisäilmastoluokituksessa on määritelty sisäilmastolle tavoitetasot, jotka kuvaa- vat terveyden ja viihtyvyyden kannalta turvallisia, viranomaisvaatimuksia korkealaatui- sempia sisäilmaston olosuhteita. Sisäilmastoluokituksessa sisäilmaston olosuhteet on jaettu kolmeen laatuluokkaan: S1, S2 ja S3. [3, s. 4.]

S1 vastaa yksilöllistä sisäilmastoa, jonka sisäilman laatu on erittäin hyvä eikä tiloissa ole havaittavia hajuja. Tiloissa tai rakenteissa ei myöskään ole ilman laatua heikentäviä vaurioita tai epäpuhtauslähteitä. Tilan lämpöolot ovat viihtyisät ja vedottomat. Yliläm- penemistä ei esiinny, ja tilan käyttäjällä on mahdollisuus yksilöllisesti hallita lämpöolo- suhteita. Tiloissa on myös erittäin hyvät ääniolosuhteet, ja valaistus on yksilöllisesti säädettävissä. [3, s. 4.]

S2 vastaa hyvää sisäilmastoa, jossa sisäilman laatu on hyvä eikä tiloissa ole häiritseviä hajuja. Tiloissa tai rakenteissa ei myöskään ole ilman laatua heikentäviä vaurioita tai epäpuhtauslähteitä. Lämpöolot ovat hyvät, eikä vetoa yleensä esiinny. Tilojen yliläm- peneminen on mahdollista kesäpäivinä. Tiloissa on käyttötarkoituksen mukaiset hyvät ääni- ja valaistusolosuhteet. [3, s. 4.]

S3 vastaa tyydyttävää sisäilmastoa, jonka tavoitearvot täyttävät maankäyttö- ja raken- nuslain sekä terveydensuojelulain vaatimukset. S3-luokan tavoitearvojen toteutuessa ei terveille henkilöille aiheudu terveyshaittaa, jos rakennuksen ilmanvaihto toimii suunni- telmien mukaisesti eikä erityisiä epäpuhtauslähteitä ole. [3, s. 4.]

2.2 Lämpöolosuhteet

2.2.1 Lämpöviihtyvyys ja lämpötasapaino

Kehon ja ympäristön lämpötasapainolla on suuri vaikutus lämpöviihtyvyyteen. Viihty- vyyslämpötila riippuu kehon lämmön tuotosta. Ihmisen aineen vaihdunnan tuottaman lämmön on poistuttava kehosta kohottamatta kehon lämpötilaa. Lämpö poistuu kehosta säteilemällä, kuljettumalla ja hikoilun vaikutuksesta. Hikoilu kuitenkin koetaan epämiel- lyttävänä, joten lämpöolojen tulisi olla sellaiset, ettei hikoilua tarvita lämpötasapainon ylläpitämiseksi. Kehosta ympäristöön siirtyvän lämpövirran ollessa liian suuri ihon pin- talämpötila laskee. Alhaista ihon pintalämpötilaa pidetään myös epämiellyttävänä. Ai- neen vaihdunnan lämmöntuotto riippuu työn raskaudesta. Raskasta työtä tehdessä optimilämpötila on huomattavasti matalampi kuin istumatyössä. Yksilöllisistä eroista johtuen kaikki eivät kuitenkaan tunne oloaan viihtyisäksi optimilämpötilassa. Lämpötila- viihtyvyyteen vaikuttaa merkittävimmin pintojen lämpösäteily, ilman lämpötila, ilman liike ja kosteus sekä aineenvaihdunnan teho. [2, s. 16–17.]

2.2.2 Operatiivinen lämpötila

Operatiivisella lämpötilalla kuvataan ihmisen aistimaa kokonaislämpötilaa. Operatiivi- nen lämpötila ottaa huomioon ilman lämpötilan lisäksi pintojen lämpötilat. Pintojen yh- teisvaikutusta kuvataan säteilylämpötilalla, joka on likimain ikkuna- ja seinä-pintojen pinta-aloilla painotettu keskilämpötila. Ilman nopeuden kasvaessa kasvaa konvektion vaikutus operatiiviseen lämpötilaan. Ilman nopeuden ollessa pieni operatiivinen lämpö- tila on likimain ilman lämpötilan ja säteilylämpötilan keskiarvo. [2, s. 17.] Taulukossa 1 on esitetty Sisäilmaluokitus 2008:n mukaiset tavoitearvot ja Suomen rakentamismää- räyskokoelman osan D2 mukaiset suunnitteluarvot operatiiviselle lämpötilalle.

Taulukko 1. Sisäilmastoluokitus 2008:n mukaiset lämpöolosuhteiden tavoitearvot sekä Suo- men rakentamismääräyskokoelman osan D2 mukaiset lämpötilan suunnitteluar- vot [3; 4].

S1 S2 S3 D2

Operatiivinen lämpötila, top [°C]

tu ≤ 10 °C 10 < tu ≤ 20 °C

tu > 20 °C

21,5⁽¹ 21,5+0,3x(tu-10)⁽¹

24,5⁽¹

21,5 21,5+0,3x(tu-10)

24,5

21 21+0,4x(tu-10)⁽¹

25

21⁽² - 23⁽² Sallittu poikkeama ta-

voitearvosta [°C]

±0,5 ±1,0 ±1,0 ±1,0

Operatiivisen lämpötilan enimmäisarvo [°C]

tu ≤ 10 °C 10<tu ≤ 15 °C 15<tu ≤ 20 °C

tu > 20 °C

top+1,5 top+1,5 top+1,5 top+1,5

20 23+0,4x(tu-10) 23+0,4x(tu-10)

27

25 25 tmax+5 tmax+5

25 25 tmax+5 tmax+5 Operatiivisen lämpötilan

vähimmäisarvo [°C]

20 20 18 -

Operatiivisen lämpötilan pysyvyys [% käyttöajas-

ta]

90 % 80 % - -

(1 S1-luokassa operatiivisen lämpötilan on oltava tila/huoneistokohtaisesti aseteltavissa välillä top ±1,5 °C. Jos samassa huoneessa on useita henkilöitä, käytetään lämpötilan tavoitetasona taulukossa esitettyjä tavoitearvoja.

(2 Huonelämpötilan tavoitearvo. Lämpötila ei tavallisesti saa ylittää käytön aikana 25 °C.

tu on ulkoilman lämpötilan 24 tunnin liukuva keskiarvo lähimmällä säähavaintopaikalla.

tumax tarkoittaa ulkolämpötilan viiden tunnin enimmäisjakson keskiarvoa.

2.2.3 Lämpötilan vaihtelu ja epätasainen lämpösäteily

Huoneen lämpötila vaihtelee muun muassa lämpökuormien ja ulkolämpötilan vaihtelun sekä säätölaitteiden toiminnan vuoksi. Suuret lämpötilan vaihtelut koetaan epämiellyt- tävänä. Lämpötilojen paikalliset erot aiheuttavat myös epäviihtyisyyttä. Lämpöolot voi- vat vaihdella huomattavasti lämpösäteilyn tai ilmanlämpötilan johdosta. Lämpösäteilyn aiheuttamaa epätasaisuutta lämpöoloissa saattaa ilmetä erityisesti suurten ikkunoiden tai lämmittimien läheisyydessä. Ilman pystysuuntainen lämpötilaero koetaan myös epämiellyttävänä. Lämpötilaero pään ja nilkkojen välillä ei saisi olla yli 3 °C. [2, s. 18.]

2.3 Ilman epäpuhtaudet

Ilmassa on satoja epäpuhtauksia, joiden vaikutus ihmiseen ei ole vielä täysin tiedossa.

Eräille epäpuhtauksille on kuitenkin jo voitu antaa raja-arvoja. Erilaiset rakennus- ja sisustusmateriaalit ovat monien epäpuhtauksien lähteenä, joten niiden valinnalla voi- daan vaikuttaa suuresti ilman epäpuhtauteen. Epäpuhtaudet ovat lähtöisin myös ul- koilmasta, ihmisestä ja muusta tilan käyttöön liittyvästä toiminnasta. Näiden epäpuhta- uksien poistamiseen käytetään ilmanvaihtoa ja ilman suodatusta. [2, s. 25–27.] Taulu- kossa 2 on esitetty Sisäilmastoluokitus 2008:n tavoitearvoja sekä Suomen rakenta- mismääräyskokoelman osan D2 suunnittelun ohjearvoja ilman epäpuhtauksien enim- mäispitoisuuksille.

Taulukko 2. Sisäilmastoluokitus 2008:n tavoitearvoja sekä Suomen rakentamismääräysko- koelman osan D2 suunnittelun ohjearvoja ilman epäpuhtauksien enimmäispitoi- suuksille [3; 4].

Epäpuhtaus Yksikkö S1 S2 S3 D2

Hiilidioksidi ppm 750 900 1200 1200

Ammoniakki ja amiinit

µg/m³ - - - 20⁽¹

Asbesti kuitua/cm³ - - - 0⁽¹

Formaldehydi µg/m³ - - - 50⁽¹

Hiilimonoksidi mg/m³ - - - 8⁽¹

Hiukkaset PM10 µg/m³ - - - 50⁽¹

Radon Bq/m³ 100 100 200 200⁽¹

Styreeni µg/m³ - - - 1⁽¹

Olosuhteiden pysyvyys

% 90 80 - -

(1 ohjearvot koskevat kuusi kuukautta käytössä ollutta rakennusta, jonka ilmanvaihto on pidetty jatkuvasti käynnissä käyttöajan ilmanvaihdon ilmavirralla.

Hiilidioksidin pääasiallinen lähde sisätiloissa on ihmisen uloshengitysilma. Ihmisen hiili- dioksidin tuotto on lähes verrannollinen muihin ihmisen hengityksen ja ihon kautta va- pautuvien epäpuhtauksien määrään, joten ilman hiilidioksidipitoisuutta voidaan käyttää kuvaamaan sisäilman laatua. Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D2 hiilidi- oksidipitoisuuden ohjearvo 1200 ppm vastaa tasapainotilanteessa ilmanvaihtoa 6,7 l/s henkeä kohden. Sisäilmastoluokituksen S1-luokan raja 750 ppm vastaa tasapainotilan- teessa ilmanvaihtoa 15 l/s henkeä kohden. Raja-arvot perustuvat pääasiassa ilman hajun aiheuttamaan häiritsevyyteen. [2, s. 27.] Yli 5 000 ppm:n hiilidioksidipitoisuudet ovat vasta terveydelle haitallisia [5].

Epätäydellisessä palamisessa syntyy hiilimonoksidia eli häkää. Häkä sitoutuu veren hemoglobiiniin happea voimakkaammin aiheuttaen elimistön hapen puutteen. Korkea häkäpitoisuus saattaa johtaa häkämyrkytykseen. Lievä häkämyrkytys aiheuttaa muun muassa päänsärkyä, pahoinvointia ja oksennusta. Korkeassa lämpötilassa palamises- sa syntyy typen oksideja, jotka vaikuttavat ihmiseen ja ympäristöön merkittävästi. Ihmi- sessä typpioksidien vaikutukset näkyvät hengitystieinfektiotautien lisääntymisenä ja pitkittymisenä. [2, s. 33–34.] Hiilimonoksidin ja typpioksidien lähteitä ovat esimerkiksi polttomoottoriset ajoneuvot, joten autohalleissa tulisi kiinnittää huomiota siihen, että nämä epäpuhtaudet hoidetaan riittävällä ilmanvaihdolla.

2.4 Kosteus

Suomessa ulkoilman suhteellinen kosteus on suuri lähes aina. Kesällä myös sisäilman suhteellinen kosteus on korkea kun tuloilman lämmitystä ei tarvita. Talvella taas sisäil- man kosteus saattaa olla hyvinkin vähäinen, sillä ilmaa lämmitettäessä suhteellinen kosteus pienenee. Sisäilman suhteellisen kosteuden ei tulisi olla liian vähäinen tai suu- ri. Liian alhainen suhteellinen kosteus aiheuttaa limakalvojen kuivumista ja siitä johtu- vaa ärsytysoireilua. Alhainen kosteus myös edistää ilman pölyisyyttä. Sisäilman koste- utta voidaan tarvittaessa kasvattaa kostuttamalla sisään puhallettavaa tuloilmaa. Si- säilman liiallinen suhteellinen kosteus taas lisää pölypunkkien lisääntymistä ja mikrobi- kasvua. Jatkuva rakenteiden ja sisäilman korkea kosteus aiheuttaa rakennusvaurioita ja terveysriskejä. Sisäilman kosteutta lisäävät ruuanlaitto, peseytyminen, siivoaminen sekä ihmisen hengitys ja hikoilu. Tarpeeksi tehokkaalla ilmanvaihdolla saadaan liialli- nen kosteus poistettua. [2, s. 22–25.]

2.5 Ilman liike ja veto

Keskimääräistä voimakkaampi lämmönsiirto iholta aiheuttaa vedon tunnetta. Niska on vedontunteen kannalta kehon herkin osa. Vedon tunteen syntyminen on myös yksilöl- listä. Siihen vaikuttaa ilman liike ja lämpötila. Ilman nopeuden kasvaessa lämmönsiirto iholta tehostuu, ja vedon tunne syntyy herkemmin. [2, s. 20–22.] Taulukossa 3 on esi- tetty Sisäilmastoluokitus 2008:n tavoitearvot ja Suomen rakennusmääräyskokoelman suunnitteluarvot ilman nopeudelle asuinrakennuksissa.

Taulukko 3. Sisäilmastoluokitus 2008:n ja SRMK D2:n mukaiset ilman nopeuden enim- mäisarvot [3; 4].

Suure Ilman nopeus, m/s

S1 S2 S3 D2

tilma = 21 °C <0,14 <0,17 <0,2 (talvi) <0,2 (talvi)

tilma = 23 °C <0,16 <0,20 - -

tilma = 25 °C <0,2 <0,25 <0,3 (kesä) - tilma tarkoittaa liikkuvan ilman lämpötilaa tarkastelupisteessä.

Vetoa aiheuttava ilmavirtaus voi syntyä monesta syystä. Aiheuttajana voi olla esimer- kiksi kylmä ja korkea ikkuna, jonka alle ei ole järjestetty lämmitystä. Ilman jako tulisi myös hoitaa niin, että ilmasuihku tuloilmalaitteesta ei aiheuta vedon tunnetta. Tähän vaikuttaa erityisesti ilmanvaihtolaitteiden ja muiden rakennusosien keskinäinen sijoitte- lu. Esimerkiksi valaisin tuloilmalaitteen edessä saattaa kääntää ilmasuihkun suoraan oleskeluvyöhykkeelle. [2, s. 20–22.]

2.6 Ääniolosuhteet

Rakennusta suunnitellessa ja rakentaessa tulee ottaa huomioon viihtyisät ääniolosuh- teet [6]. Huonot ääniolosuhteet vaikuttavat voimakkaasti ihmisten viihtyvyyteen. Taulu- kossa 4 on esitetty Sisäilmastoluokitus 2008:n ja Suomen rakentamismääräyskokoel- man osan C1 mukaiset LVIS-laitteiden äänitason enimmäisarvot.

Taulukko 4. Asuinhuoneiden ja keittiön LVIS -laitteiden äänitason enimmäisarvot Sisäilmasto- luokitus 2008:n ja Suomen rakentamismääräyskokoelman osan C1 mukaan [3;

6].

Tila Yksikkö S1 S2 S3 C1

Asuinhuoneet dB (LA,eq) 24⁽¹ 28⁽¹ 28⁽¹ 28⁽¹ / 33⁽²

Keittiö dB (LA,eq) 33⁽¹ 33⁽¹ 33⁽¹ 33⁽¹ / 38⁽²

(1 tarkoittaa jatkuvaa vakioäänitasoa, jonka tehollisarvo on sama kuin vaihtelevan äänitason keskimääräinen tehollisarvo määritetyllä ajanjaksolla (La,eq).

(2 tarkoittaa tarkastelujaksona esiintyvää voimakkuudeltaan korkeinta äänitasoa määritetyllä aikapainotuksella (La,max).

Rakennuksessa kuultava haitallinen tai häiritsevä ääni voi olla peräisin rakennuksen teknisistä järjestelmistä, rakennuksen ulkopuolelta tai ihmisen toiminnasta rakennuk- sessa. [6.]

3 Rakennuksen energiankulutus

3.1 E-luku

Rakennusten kokonaisenergiankulutusta tarkastellaan E-luvulla. E-luku (kWh/m² vuo- dessa) kertoo energianmuotojen kertoimilla painotetun rakennuksen vuotuisen lasken- nallisen ostoenergiankulutuksen rakennustyypin standardikäytöllä lämmitettyä netto- alaa kohden. [7, s. 8.] Taulukossa 5 on esitetty Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 mukaiset uudisrakennusten E-luvun enimmäisarvot käyttötarkoitusluokittain.

Taulukko 5. E-luvun suurimmat sallitut arvot käyttötarkoitusluokittain [7].

Käyttötarkoitusluokka E-luku, kWh/m²

vuodessa Luokka 1. Erillinen pientalo, rivi- ja ketjutalo Lämmitetty nettoala, Anetto

Pientalo Anetto<120 m² 204

120 m²≤ Anetto ≥150 m² 327-1,4* Anetto

150 m²≤ Anetto ≥600 m² 173-0,07* Anetto

Anetto>600 m² 130

Hirsitalo Anetto<120 m² 229

120 m²≤ Anetto ≥150 m² 397-1,4* Anetto

150 m²≤ Anetto ≥600 m² 198-0,07* Anetto

Anetto>600 m² 155

Rivi- ja ketjutalo 150

Luokka 2. Asuinkerrostalo 130

Luokka 3. Toimistorakennus 170

Luokka 4. Liikerakennus 240

Luokka 5. Majoitusliikerakennus 240

Luokka 6. Opetusrakennus 170

Luokka 7. Liikuntahalli pois lukien uima- ja jäähalli 170

Luokka 8. Sairaala 450

Luokka 9. Muut rakennukset ja määräaikaiset rakennukset E-luku laskettava, mutta ei vaatimusta

Laskennassa käytettävät energiamuotojen kertoimet on määritelty valtioneuvoston ase- tuksessa rakennuksissa käytettävien energiamuotojen kertoimien lukuarvoista (9/2013). Asetuksen mukaiset energiamuotojen kertoimet ovat

 sähkö 1,7

 kaukolämpö 0,7

 kaukojäähdytys 0,4

 fossiiliset polttoaineet 1,0

 rakennuksessa käytettävät uusiutuvat polttoaineet 0,5.

Energiamuotojen kertoimet perustuvat primäärienergiakertoimiin, jotka kuvaavat jalos- tamattoman luonnonenergian kulutusta. Näin ollen ne eivät ole päästökertoimia. Säh- kön energiamuodon kertoimen suuruus johtuu siitä, että sähköntuotannossa käytetään muihin energiamuotoihin verrattuna enemmän luonnonvaroja. Kertoimilla on pyritty edistämään uusiutuvan energian käyttöä sekä parantamaan energiantuotannon yleistä tehokkuutta. [8, s. 10.]

3.2 Energiatehokkuusluokat

E-luvun perusteella rakennukset luokitellaan energiatehokkuudeltaan eri luokkiin.

Energiatehokkuusluokka ilmaistaan kirjaintunnuksella luokitteluasteikolla A–G. Luokit- teluasteikon raja-arvot määräytyvät rakennuksen käyttötarkoituksen perusteella. [8, s.

10.] Taulukossa 6 on esitetty asuinkerrostalojen energiatehokkuusluokat raja- arvoineen.

Taulukko 6. Asuinkerrostalon energiatehokkuusluokat [8].

Energiatehokkuusluokka Kokonaisenergian kulutus E-luku (kWh/m² vuodessa)

A E-luku ≥ 75

B 76 ≤ E-luku ≥ 100

C 101 ≤ E-luku ≥ 130

D 131 ≤ E-luku ≥ 160

E 161 ≤ E-luku ≥ 190

F 191 ≤ E-luku ≥ 240

G 241 ≤ E-luku

Pientalojen energiatehokkuusluokkien raja-arvot riippuvat rakennuksen pinta-alasta.

Uudisrakennusten energiatehokkuusluokka täytyy olla vähintään C hirsitaloja lukuun ottamatta. [8, s. 11.]

4 Energia- ja olosuhdesimuloinnit

Rakennuksen energia- ja olosuhdesimuloinnilla voidaan tarkastella rakennuksen eri järjestelmien lämmitys-, jäähdytys- ja sähköenergian kulutusta sekä olosuhteita. Simu- lointien avulla nähdään myös, miten eri suunnitteluratkaisut vaikuttavat rakennuksen energiankulutukseen ja minkälaisilla suunnitteluratkaisuilla saadaan täytettyä vaaditut sisäilmaston olosuhteet esimerkiksi kesäajan huonelämpötilan osalta.

4.1 Kesäajan huonelämpötilan hallinta

Korkea lämpötila kuormittaa elimistöä kuten ruumiillinen työ. Se myös heikentää hen- kistä ja fyysistä suorituskykyä. Rakennusta suunnitellessa ja rakentaessa tilojen haital- linen ylilämpeneminen tulee ottaa huomioon. Ylilämpenemiseen vaikuttavat merkittä- vimmin auringon säteilyenergia ja rakennuksen sisäiset lämpökuormat. Rakennuksen muodolla ja varjostuksella, ikkunoiden suuntauksella, koolla ja lasilaadulla sekä muilla auringonsuojauskeinoilla, kuten sälekaihtimilla, voidaan vähentää auringon säteilyn aiheuttamaa haitallista lämpökuormaa. [2, s. 15; 9, s. 8.] Ensisijaisesti ylilämpenemisen estämiseksi käytetään rakenteellisia ja muita passiivisia keinoja sekä yöllä tehostettua ilmanvaihtoa [7, s. 9]. Taulukossa 7 on esitetty Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 mukaiset jäähdytysrajat käyttötarkoitusluokittain.

Taulukko 7. Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 mukaiset jäähdytysrajat käyttö- tarkoitusluokittain [7].

Käyttötarkoitusluokka Jäähdytysraja °C Erillinen pientalo sekä rivi- ja ketjutalo 27

Asuinkerrostalo 27

Toimistorakennus 27

Liikerakennus 25

Majoitusliikerakennus 25

Opetusrakennus ja päiväkoti 25

Liikuntahalli 25

Sairaala 25

1. kesäkuuta ja 31. elokuuta välisenä aikana huonelämpötila ei saa ylittää taulukon 7 jäähdytysrajan arvoa yli 150:tä astetuntia taulukon 8 sisäisillä lämpökuormilla ja suunni- telluilla ilmamäärillä. Laskennassa käytetään liitteen 1 säävyöhykkeen 1 säätietoja. [7, s. 9–10.] Astetunti kuvaa jäähdytysrajan ylittävän lämpötilan ja ajan tuloa. Esimerkiksi, jos lämpötila ylittää jäähdytysrajan 2 °C:lla kahden tunnin ajan, vastaa tämä 4:ää aste- tuntia (°Ch). Kesäajan huonelämpötilan hallinnassa on huomioitava myös luvun 2.2.2 taulukossa 1 esitetyt Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D2 vaatimukset huonelämpötilalle.

Taulukko 8. Rakennuksen sisäiset lämpökuormat käyttötarkoitusluokittain [7].

Käyttötarkoitusluokka Käyttöaste Valaistus Kuluttajalaitteet Ihmiset^a

- W/m² W/m² W/m²

Erillinen pientalo sekä rivi- ja ketjuta- lo

0,6 8^b,c 3 2

Asuinkerrostalo 0,6 11^b,c 4 3

Toimistorakennus 0,65 12^c 12 5

Liikerakennus 1 19^c 1 2

Majoitusliikerakennus 0,3 14^c 4 4

Opetusrakennus ja päiväkoti 0,6 18^c 8 14

Liikuntahalli 0,5 12^c 0 5

Sairaala 0,6 9^c 9 8

a ei sisällä kosteuteen sitoutunutta lämpöä, kokonaislämmönluovutus saadaan jakamalla ker- toimella 0,6

b asuinrakennusten valaistuksen käyttöaste on 0,1

c ohjearvo uudisrakennuksille ellei tarkempaa tietoa ole käytettävissä, pienempää valaistuksen tehoa voi käyttää, mikäli valaistustaso säilyy ja siitä esitetään erillisselvitys

Kesäajan huonelämpötilan lämpötilalaskennat tehdään asuinkerrostaloissa vähintään yhdelle lämpökuormiltaan suurimmalle makuuhuoneelle ja olohuoneelle. On myös huomioitava, että nämä eivät välttämättä ole samassa asunnossa. Kesäajan huone- lämpötilan laskemaa ei tarvitse tehdä rakennuksille, jotka kuuluvat luokkaan 1 ja 9.

Muiden käyttötarkoitusluokkien rakennuksissa lämpötilalaskelmat tehdään tyyppitiloille.

[7, s. 9–10.]

4.2 Laskentatyökalut

Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D3 on esitetty vaatimuksia laskenta- työkaluille. Laskentatyökalulla tulee pystyä laskemaan vähintään lämmitysenergian nettotarve, ja jos rakennuksessa on jäähdytysjärjestelmä, myös jäähdytysenergian net- totarve. Kuukausitason laskentamenetelmiin perustuvaa laskentatyökalua voidaan

käyttää rakennuksissa, joissa ei ole jäähdytystä tai jäähdytystä on vain yksittäisissä tiloissa. Kaikkien muiden rakennusten energialaskenta sekä kesäajan huonelämpötilan laskenta tulee suorittaa dynaamisella laskentaohjelmalla. Dynaaminen laskentaohjelma pystyy ottamaan huomioon rakenteiden lämmönvarausominaisuuden ajasta riippuvai- sena. Kuukausitason laskentamenetelmänä voidaan käyttää esimerkiksi Suomen ra- kentamismääräyskokoelman osassa D5 esitettyä laskentamenetelmää. [7, s. 26–27.]

Dynaamisen laskennan voi suorittaa esimerkiksi IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE)- tai RIUSKA-laskentaohjelmalla.

5 Mittarit ja anturit

5.1 Lämpötilamittaus

Lämpötilan mittaus on yksi tärkeimmistä mitattavista suureista. Lämpötilan mittaus on taloteknisten järjestelmien toiminnan kannalta välttämätöntä. Lämpötilamittausten avul- la ohjataan muun muassa rakennuksen lämmitysjärjestelmää. Lämpötilaa voidaan mi- tata useilla eri menetelmillä, mutta käytettävä menetelmä tulee aina valita huolellisesti tapauskohtaisesti, sillä eri mittausmenetelmillä päästää eri mittaustarkkuuksiin ja vas- teaikoihin. [10, s. 3.]

5.1.1 Mekaaniset mittarit

Taloteknisissä järjestelmissä mekaanisia lämpötilamittareita käytetään usein paikalli- seen lämpötilan mittaukseen. Mekaaniset mittarit voidaan jakaa nestepatsas-, bimetalli- ja kapillaarilämpömittareihin. Mekaanisten mittareiden etuina ovat halpuus, yksinkertai- suus ja pitkä käyttöikä. Nestepatsaslämpömittari on vanhin, mutta silti edelleen yksi käytetyimmistä lämpömittarityypeistä. Nestepatsaslämpömittarin toiminta perustuu mit- tarin sisällä olevan nesteen lämpölaajenemiseen. Mittareita on saatavilla kokonaan upotettavina ja osittain upotettavina. Mittari koostuu kuvan 1 mukaisesti lasisäiliöstä ja kapillaariputkesta sekä usein myös kapillaariputken yläpäässä olevasta laajennukses- ta. [10, s. 4–8.]

Kuva 1. Nestepatsaslämpömittari.

Lasisäiliö on täytetty jollakin ominaisuuksiltaan sopivalla aineella, esimerkiksi elohope- alla, alkoholilla tai tolueenilla. Nesteen lämmetessä tai jäähtyessä neste laajenee tai supistuu, jolloin nesteen pinta kapillaariputkessa nousee tai laskee. Nestepatsasmitta- rin lämpötila-alue riippuu käytettävästä nesteestä. Esimerkiksi elohopea soveltuu käy- tettäväksi lämpötila-alueella –39 °C…+357 °C, kun taas alkoholimittarit ovat normaalisti lämpötila-alueella –14 °C…+78 °C. Nestelämpötilamittareiden tarkkuus ja vasteaika riippuu mittarin rakenteesta ja mittausolosuhteista. Parhaimmillaan kokonaan upotetta- villa mittareilla päästään ±0,02 °C:n mittausepätarkkuuteen lämpötila-alueella 0 °C…100 °C. [10, s. 4–6.]

Bimetallilämpömittarin toiminta perustuu kahden lämpölaajenemisominaisuuksilta eri- laisen metallin lämpölaajenemiseen. Mittarissa kaksi metalliliuskaa on yhdistetty toi- siinsa kiinni, ja kun lämpötila muuttuu, toinen metalliliuska laajenee tai supistuu toista enemmän, aiheuttaen liuskaparin kiertymisten. Liuskaparin toinen pää on kiinnitetty mittarin runkoon, ja toisessa päässä on osoitin, jolloin lämpötila aiheuttaa lämpötilaan verrannollisen mittarin osoittimen liikkeen kuvan 2 mukaisesti. [10, s. 6.]

Kuva 2. Bimetallilämpömittarin toimintaperiaate.

Bimettallilämpömittareiden lämpötila-alue voi olla välillä –50 °C...+500 °C riippuen mit- tarin materiaaleista ja tuntoelimen muodosta. Mittarin vasteaika on pitkä ja mittausepä- tarkkuus noin ±2 °C…5 °C. [11, s. 65.]

Kapillaarilämpötilamittarin toiminta perustuu anturisäiliössä olevan kaasun, nesteen tai höyryn lämpölaajenemiseen. Anturisäiliö on yhdistetty palkeeseen tai painekierukkaan kapillaariputkella. Säiliössä olevan nesteen lämpölaajeneminen aiheuttaa kapillaariput- ken välityksen avulla paineen siihen yhdistettyyn palkeeseen tai painekierukkaan. Pai- neen vaikutuksesta palje tai painekierukka muuttaa muotoaan liikuttaen osoitinta. Ka- pillaariputken avulla mittausetäisyys voi olla useita metrejä. Kapillaarilämpötilamittarei- den lämpötila-alue on –260 °C…+750 °C ja vasteaika samaa luokkaa nestepatsasläm- pömittareiden kanssa. [12, s. 4.]

5.1.2 Sähköiset mittarit

Sähköisten lämpötilamittareiden toiminta perustuu sähköisen suureen muuttumiseen lämpötilan vaikutuksesta. Sähköisiä mittareita ovat vastusanturit, termistorit ja ter- moelementit eli termoparit. Vastusantureiden toiminta perustuu metallivastuksen resis- tanssin lämpötilariippuvuuteen. Resistanssi lämpötilariippuvuus voidaan esittää yhtälöl- lä

𝑅(𝑡) = 𝑅₀(1 + 𝛼𝑡), (1) (1)

jossa R(t) on resistanssi lämpötilassa t, R₀ on metallin resistanssi referenssilämpötilas- sa 0 °C ja α on resistanssin lämpötilakerroin. Materiaalin resistanssin lämpötilakertoi-

men tulisi olla mahdollisimman suuri sekä laajalla lämpötila-alueella lineaarinen. Kon- taktien ja johdinten vaikutus pienenee anturin resistanssin ollessa suuri. Vastusanturin materiaalina voidaan käyttää esimerkiksi platinaa, kuparia tai nikkeliä. [10, s. 8–9.]

Platinaa käytetään yleisimmin vastusantureiden materiaalina. Platinan etuja ovat resis- tanssin lämpötilariippuvuuden lineaarisuus ja kestävyys kemiallista rasitusta vastaan sekä sillä saavutettava laaja mittausalue. Nikkelistä valmistettujen antureiden etuja ovat edullisuus sekä suuri resistanssin lämpötilakerroin. Haittana on taas muun muas- sa resistanssin lämpötilariippuvuuden epälineaarisuus. Platinasta valmistettu Pt100- anturi on yleisimmin käytetty metallivastusanturi. Pt100-anturin nimellisvastus on 100 Ω. Nimellisvastus kertoo anturin resistanssin lämpötilan ollessa 0 °C. [10, s. 8–9.]

Termistorit ovat puolijohteista valmistettuja lämpötila-antureita ja niiden toiminta perus- tuu myös resistanssin lämpötilariippuvuuteen. Yleisimmin käytettyjen termistoreiden resistanssin lämpötilakerroin on negatiivinen, joka tarkoittaa, että lämpötilan noustessa resistanssi pienenee. Negatiivisen resistanssin lämpötilakertoimen omaavat termistorit ovat NTC-termistoreita (negative thermal coefficient), kun taas positiivisen resistanssin lämpötilakertoimen omaavat ovat PTC-termistoreita (positive thermal coefficient). [10, s. 12–13.]

Termistorin resistanssin lämpötilakerroin on suurempi kuin metallivastusantureilla, mis- tä johtuu termistorin suuri herkkyys. Termistorin etu metallivastusanturiin verrattuna on suuri nimellisvastus, joka vähentää merkittävästi mittausjohtimista aiheutuvaa mittaus- virhettä. Haittoja ovat epälineaarinen resistanssin lämpötilariippuvuus, epästabiilisuus sekä pieni mittausalue. Termistoreiden mittausalue on tyypillisesti noin –80 °C

…+250 °C, joka on taloteknisissä järjestelmissä yleensä riittävä. Epätarkkuus vaihte- lee suuresti. Parhaillaan päästään ±0,2 °C:n mittausepätarkkuuteen. [10, s. 12–13.]

Kuvassa 3 on Ouman TMD -kanava-anturi, jolla voidaan mitata ilman lämpötilaa kana- vistossa. Kanava-anturin mittausalue on –50 °C…+60 °C. Anturi voidaan varustaa an- turielementillä NTC 10, Pt 1000 tai Ni 1000 LG. Mittaustarkkuus lämpötila-alueella 0 °C…70 °C on NTC 10 -anturielementillä ±0,2 °C ja Pt 1000 -sekä Ni 1000 -anturi- elementillä ±1 °C.

Kuva 3. Ouman TMD -kanava-anturi [28].

Termoelementti eli termopari koostuu kahdesta eri metallista valmistetuista langoista (termolangat), jotka on liitetty yhteen muodostaen suljetun virtapiirin. Toista liitoskohtaa pidetään vertailulämpötilassa ja toista mitattavassa lämpötilassa, jolloin lämpötilaero aiheuttaa lämpötilasta riippuvaisen jännitteen. Ilmiössä syntyvää jännitettä kutsutaan termojännitteeksi. Termojännitettä mitataan usein elektronisella lämpötilalähettimellä, joka muuttaa jännitteen virtaviestiksi. [6, s. 47–53.]

Ei ole olemassa yhtä termoparia, joka soveltuisi kaikkiin mittausolosuhteisiin. Eri mate- riaaleista valmistetut termoparit on standardisoitu eri tyyppeihin. Termoparien eri omi- naisuudet kuten lämpötila-alue, stabiilisuus ja herkkyys riippuu termoparin tyypistä.

Yleisimmät ovat B-, E-, J-, K-, N-, R-, S-, ja T-tyypin termoparit. Kaikkein yleisin on K- tyypin termopari, jonka lämpötila-alue on –270 °C…+1370 °C. [6, s. 47–53.] Ter- moelementin standardien mukainen epätarkkuus vaihtelee tyypin ja lämpötila-alueen mukaan, ja se on ±3 °C matalammilla lämpötiloilla noin +500 °C:seen asti tyypistä riip- puen.

5.1.3 Puolijohdeanturit

Puolijohdeantureiden toiminta perustuu puolijohdeliitoksiin, jotka ovat yksinkertaisim- millaan diodi ja transistori. Puolijohdeantureiden mittausalue vaihtelee, mutta se kattaa tavallisesti –50 °C…+150 °C. Puolijohdeantureiden etuna on helppo yhdistettävyys muuhun mittauselektroniikkaan, tavallisesti hyvä lineaarisuus ja suhteellisen edullinen hinta. Haittapuolena on anturin mittausepätarkkuus, joka vaihtelee alueella

±0,5 °C…5 °C tuotteesta ja kalibroinnista riippuen. [13, s. 85.]

5.2 Paineen mittaus

Teknisissä järjestelmissä mitataan usein paine-eroa absoluuttisen paineen sijaan. Ver- tailupaineena käytetään yleensä ilman painetta. Paine-eron avulla voidaan valvoa muun muassa ilmanvaihtojärjestelmän suodattimien tai LTO-kiekon puhtautta. Paine- eroa käytetään myös usein virtausmittauksissa. Lisäksi painetta on tarkkailtava järjes- telmissä, joissa käytetään suuria paineita, jotta rakenteita ei kuormiteta liikaa. Painetta voidaan mitata nestetäytteisillä antureilla eli nestemanometreillä, erilaisilla joustavilla elimillä ja sähköisillä paineantureilla. [11, s. 49; 12, s. 7.]

5.2.1 Nestemanometrit

Nestemanometrien toiminta perustuu hydrostaattisen paine-eron toteamiseen neste- patsaiden korkeuksia vertaamalla. Nesteenä voidaan käyttää esimerkiksi tislattua vettä, värjättyä alkoholia tai elohopeaa. Elohopeaa käytetään suurten paine-erojen mittauk- sissa sen suuren tiheyden takia. Nestettä valittaessa on otettava huomioon sen näky- minen, kapillaariominaisuudet, kiehumispiste, reaktioherkkyys ja myrkyllisyys. Neste- manometrejä ovat U-putkimanometri, kallistettava manometri ja mikromanometri. [12, s. 7.]

U-putkimanometri on ehkä tunnetuin nestemanometri. Se muodostuu nimensä mukai- sesti U-kirjaimen muotoisesta putkesta, joka on täytetty nesteellä. Kun putken päihin vaikuttavat erisuuruiset paineet, asettuu putkessa olevan nesteen pinnat eri korkeudel- le. Korkeuserosta voidaan laskea putken päiden välillä oleva paine-ero yhtälöllä

∆𝑝 = 𝜌g∆h, (2)

jossa 𝜌 on käytettävän nesteen tiheys, g on vetovoiman kiihtyvyys, ∆h nesteen pinnan korkeusero ja ∆p paine-ero. Kallistettavassa manometrissä toinen haara on korvattu nestesäiliöllä. Toista manometriputkea kallistamalla voidaan säädellä mittausaluetta ja herkkyyttä. Mikromanometrejä ovat kaikkein herkimmät nestemanometrit. Mikro- manometrien nestesäiliön korkeusasema on säädettävissä ja nousuputki on lähes vaa- kasuorassa. Nestemanometrien mittausalue riippuu käytettävästä mittarista ja nestees- tä. Parhailla mikromanometreillä päästään ± 0,05 Pa:n mittaustarkkuuteen. [12, s. 7.]

5.2.2 Joustavat elimet

Paineen mittaus joustavilla elimillä perustuu paineen aiheuttamaan mekaaniseen liik- keeseen tai muodonmuutokseen, jota voidaan mitata. Yleisimmin painemittareissa käy- tetty elin on ns. paineputki eli bourdonkaari. Paineputki on toisesta päästä suljettu, kaa- reva tai kierretty litteä putki. Paineen kasvaessa putken sisällä, putki alkaa oieta. Oike- nemisesta aiheutuva liike muutetaan kuvan 4 mukaisesti vipu- ja hammasvälityksen avulla osoittimen liikkeeksi. [14, s. 23–24.]

Kuva 4. Bourdonkaarimanometrin toimintaperiaate.

Bourdonkaarimittareita käytetään yleensä paikalliseen paineen mittaamiseen. Kosket- timilla varustettuja painemittareita voidaan käyttää myös säätö- ja hälytystehtäviin.

Bourdonkaaren lisäksi joustaviin elimiin perustuvia painemittareita ovat muun muassa paljeputket ja kalvorasiat. [14, s. 24–28.]

5.2.3 Sähköiset menetelmät

Paineen mittaus sähköisillä menetelmillä perustuu edellä mainittuihin joustaviin elimiin, jossa paine aiheuttaa muodonmuutoksen tai jännityksen mittauskalvossa. Tämä muo- donmuutos tai jännitys muutetaan sähköiseen muotoon kapasitiivisten, induktiivisten tai pietsosähköisten elementtien avulla. [14, s. 28–30.] Kuvassa 5 on sähköisiin paineen mittausmenetelmiin perustuva paine-erolähetin.

Kuva 5. Vesiverkoston painelähetin Produal VPL 16 [29].

Kuvan painelähetintä voidaan käyttää esimerkiksi lämmitysverkoston tai käyttövesiver- koston paineen seurantaan. Painelähetin voidaan liittää rakennusautomaatiojärjestel- mään, josta saadaan hälytys paineen muuttuessa yli aseteltujen raja-arvojen.

5.3 Virtausmittaus

Virtausmittausta käytetään putkessa tai kanavassa virtaavan aineen virtausnopeuden, tilavuusvirran tai massavirran määrittämiseen. Talotekniikassa virtausmittausta tarvi- taan muun muassa mitattaessa käyttöveden kulutusta. Virtausmittauksella päästään myös käsiksi esimerkiksi lämmitys- tai jäähdytystehoon. Virtausmittauksia varten on olemassa monia eri mittausperiaatteita. Mittausperiaate ja mittari valitaan mitattavan aineen ominaisuuksien ja virtauksen luonteen mukaan. Mitattavan aineen tärkeimpiä ominaisuuksia ovat aineen viskositeetti, lämpötila, paine, syövyttävyys sekä mahdolli- set epäpuhtaudet. [10, s. 28.]

5.3.1 Mekaaniset mittarit

Mekaanisia virtausmittareita ovat erilaiset tilavuuslaskurit, pyöriväsiipiset virtausmittarit sekä muuttuva-aukkoiset virtausmittarit eli rotametrit. Mekaaniset virtausmittarit sovel- tuvat tasalaatuisten nesteiden virtausmittaukseen, sillä nesteen joukossa olevat ylimää- räiset partikkelit aiheuttavat toimintahäiriöitä mittarin mekaanisissa osissa. Taloteknii-

kassa käytettävät mekaaniset virtausmittarit ovat yleensä pyöriväsiipisiä virtausmittarei- ta. Pyöriväsiipisissä virtausmittareissa vesivirta pyörittää siipipyörää. Siipipyörän kier- rokset välittyvät laskurille ja osoittimelle hammasrattaiston välityksellä. Mittari voidaan varustaa impulssilaitteella, joka muuttaa siipipyörän pyörähdykset impulsseiksi, joiden taajuus on suoraan verrannollinen virtausnopeuteen. Mittarit voidaan jakaa yksi- ja mo- nisuihkuisiin sekä turbiinityyppisiin mittareihin. Pyöriväsiipisiä virtausmittareita käyte- tään yleensä rakennuksen käyttöveden kulutuksen mittauksissa. [11, s. 85.]

5.3.2 Paine-eroon perustuva kuristusvirtausmittaus

Kuristusvirtausmittausta voidaan käyttää nesteiden, kaasujen ja höyryjen virtausmitta- uksiin. Kuristusvirtausmittaus perustuu kuristuselimen aiheuttamaan painehäviöön, joka on verrannollinen virtausnopeuteen. Aineen virratessa paine nousee hieman en- nen kuristuselintä, mutta heti kuristuselimen jälkeen paine laskee voimakkaasti. Kuris- tuselimeltä poispäin virratessa paine taas nousee. Paine jää kuitenkin kuristimen jäl- keen pysyvästi tulopuolta alemmalle tasolle, sillä kuristin aiheuttaa pysyvän kokonais- paineen laskun. [14, s. 67–68.] Kuvasta 6 nähdään, miten kuristuselin vaikuttaa pai- neeseen.

Kuva 6. Kuristuselimen vaikutus paineeseen.

Kuristimella syntyvä paine-ero riippuu virtauksen lisäksi kuristuselimen muotoilusta, paineen mittauskohdasta ja virtaavan aineen ominaisuuksista. Kuristuselimet ovat luo- tettavia ja kestäviä virtausmittauksessa, sillä mittalaitteessa itsessään ei ole mitään

liikkuvia osia kuten mekaanisissa virtausmittareissa. [14, s. 67–68.] Talotekniikassa kuristusvirtausmittausta hyödynnetään muun muassa erilaisissa säätöventtiileissä ja -pelleissä.

5.3.3 Induktiivinen virtausmittaus

Induktiivinen virtausmittaus perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Putken ylä- ja alapuolelle asennetut sähkömagneetit synnyttävät magneettikentän. Virratessaan put- ken läpi, sähköä johtava aine synnyttää magneettikentässä jännitteen, jonka suuruus on suoraan verrannollinen virtausnopeuteen. Virtauksesta syntyvä jännite mitataan elektrodien avulla ja muunnetaan vahvistinyksikössä standardiviestiksi osoitinkojeelle tai tietokoneelle. Kuvasta 7 nähdään sähkömagneettiseen induktioon perustuvan vir- tausmittauksen toimintaperiaate. [10, s. 39–41.]

Kuva 7. Sähkömagneettisen virtausmittauksen toimintaperiaate [14].

Sähkömagneettiseen induktioon perustuvan virtausmittarin etuja ovat riippumattomuus mitattavan nesteen tiheydestä, viskositeetistä ja lämpötilasta. Mittari ei sisällä liikkuvia osia, joten se on kestävä ja tarvitsee vain vähän huoltoa. Mittari ei myöskään häiritse virtausta, sillä siinä ei ole mekaanisia esteitä kuten paine-eroon perustuvissa mittareis- sa. Haittapuolia ovat korkea hinta sekä mitattavien aineiden täytyy olla sähköä johtavia nesteitä. Sähkömagneettisten virtausmittareiden mittaustarkkuus on noin ±0,5 %. [10, s. 39–41.]

5.4 Lämpöenergian mittaus

Lämpöenergianmittausta käytetään muun muassa kiinteistön kaukolämmön energian mittaukseen. Lämpöenergianmittaus perustuu meno- ja paluulämpötilojen sekä tila- vuusvirran mittaamiseen. Mittari koostuu lämpömäärälaskimesta, virtausmittarista ja lämpötila-antureista. Virtausmittarit voivat olla siipipyörämittareita, induktiivisia mittarei- ta, ultraäänimittareita tai paine-eroon ja värähtelyyn perustuvia mittareita. Lämpömää- rälaskin laskee käytetyn lämpöenergian meno- ja paluuveden lämpötilojen ja virtaus- mittarilta saadun tilavuusvirran perusteella. [12, s. 11.]

5.5 Muita antureita

Muita talotekniikassa käytettäviä antureita ovat muun muassa

 kosteusanturit

 hiilidioksidianturit

 hiilimonoksidianturit

 VOC-anturit (VOC = Volatile Organic Compound = haihtuvat orgaaniset yhdis- teet, ilmanlaatuanturi)

 läsnäoloanturit. [15, s. 117–119.]

6 Mittarointi

6.1 Energiankäytön mittaus

6.1.1 Älykäs energianmittaus

Älykkäät energiamittarit ovat etäluettavia mittareita, jotka mahdollistavat yksityiskohtai- sen energian- ja vedenkulutustietojen keräämisen, varastoinnin ja raportoinnin. Etä- luennan ansiosta mittareita ei tarvitse lukea manuaalisesti. Ne mahdollistavat myös tuntikohtaisen tai jopa reaaliaikaisen kulutuksen mittauksen ja seurannan. Älykkäitä mittareita voidaan myös käyttää talotekniikan ohjauksessa. Energiamittausten perus- teella voidaan seurata rakennuksen eri järjestelmien toimivuutta. Energiamittaus on tehokkaan käytön ja ylläpidon kannalta välttämätöntä. Energian kulutusta seuraamalla voidaan tehdä tarvittavia toimenpiteitä energiankulutuksen säästämiseksi. [31.] Suo- men rakentamismääräyskokoelman osan D3 määräys edellyttää varustamaan raken- nukset energiankäytön mittauksella tai mittausvalmiudella siten, että rakennuksen eri energiamuotojen käyttö voidaan helposti selvittää. Mittauksesta ja mittausvalmiudesta voidaan kuteinkin luopua, jos niiden järjestäminen voidaan osoittaa epätarkoituksen- mukaiseksi [7, s. 16.]

6.1.2 Sähköenergia

Rakennuksen sähköenergiankäyttö on suuruudeltaan merkittävä, joten tehokkaan käy- tön ja ylläpidon kannalta, se on olennainen seurattava kulutuskohde [16, s. 15]. Suo- men rakentamismääräyskokoelman osassa D3 on esitetty vaatimuksia rakennuksen sähköenergian mittauksille. Lisäksi sähkömarkkinalain nojalla annettu valtioneuvoston asetus sähköntoimituksen selvityksestä ja mittaamisesta käsittelee sähkön mittausta.

Rakennus varustetaan sähkönmittauksella, josta saadaan tieto koko rakennuksen säh- köenergian kulutuksesta. Rakennuksen erilliset liike- ja asuinhuoneistot varustetaan sähkönmittauslaitteistolla, jos sähkö myydään sähkönkäyttäjille kiinteistön sisäisen sähköverkon kautta [17, s. 8]. Rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmä varustetaan säh- könkulutuksen mittauksella. Vähäisten erillispoistojen sähkönkulutuksen mittausta ei kuitenkaan kustannussyistä tarvitse järjestää. Jäähdytyksen tuottoon käytetty sähkö- energia on rakennuksessa kasvava kulutuskohde viihtyvyysvaatimusten kasvaessa, joten käytön ja ylläpidon kannalta on tärkeää sen käyttämän sähköenergian seurannan

mahdollisuus, jotta järjestelmän jäähdytyksen tuoton hyötysuhteet ja energiankulutus voidaan selvittää. [7, s. 16; 16, s. 15–16.]

6.1.3 Lämmitys- ja jäähdytysenergia

Rakennuksen lämmitysjärjestelmän ostoenergiankulutus on oltava mitattavissa. Kauko- lämpöverkostoon liitettyjen kiinteistöjen käyttämää lämpöenergiaa mitataan lämpö- energiamittarilla. Kaukokylmään liitettyjen kiinteistön kylmäenergiaa täytyy myös mita- ta. Lämpöpumppujen ja kylmäkojeiden tuottamaa lämpö- ja kylmäenergiaa mitataan, jos halutaan tarkastella järjestelmien hyötysuhdetta. Rakennus varustetaan myös läm- pimän käyttöveden kulutuksen mittauksella. Tarvittaessa lämpimän käyttöveden kierto- piirin varustetaan paluuveden lämpötilan ja vesivirran mittauksella. Lämpimän käyttö- veden energiankulutuksen seuranta on perusteltua, koska muun energiatehokkuuden parantuessa sen merkitys on kasvanut. [7, s. 16; 16, s. 15–16.]

6.2 Energiatehokkuusluvut

6.2.1 Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho

Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho (SFP-luku) kuvaa rakennuksen koko ilman- vaihtojärjestelmän sähköverkosta ottamaa sähkötehoa jaettuna ilmanvaihtojärjestel- män mitoitusjäteilmavirralla tai mitoitusulkoilmavirralla. Ilmavirtana käytetään näistä suurempaa ilmavirtaa, joka on yleensä poistoilmavirta. Ilmanvaihtojärjestelmän sähkö- verkosta ottama sähköteho sisältää puhaltimien moottorien sähköenergiankulutuksen lisäksi mahdollisten taajuusmuuttajien ja muiden säätölaitteiden sekä lämmöntal- teenoton mahdollisten pumppujen ja moottorien sähköenergiankulutuksen. [4, s. 3.]

Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 mukaan koneellisen tulo- ja poistoil- majärjestelmän ominaissähköteho saa olla enintään 2,0 kw/(m³/s). Pelkän koneellisen poistoilmajärjestelmän ominaissähkö saa olla enintään 1,0 kw/(m³/s). Ilmanvaihtojärjes- telmän ottama sähköteho ja kokonaisilmavirrat on oltava mitattavissa, jotta ilmanvaihto- järjestelmän ominaissähkötehoa voidaan tarkastella. [7, s. 15–16.]

6.2.2 Lämpö- ja kylmäkertoimet

Lämpö- ja kylmäkertoimia käytetään lämpöpumppujen energiatehokkuuden arvioimi- seen. Lämpökertoimella kuvataan, kuinka paljon lämpöpumppu tuottaa lämpöenergiaa järjestelmän kulutukseen nähden. Kylmäkertoimella kuvataan taas kuinka paljon jääh- dytysenergiaa tuotetaan järjestelmän kulutukseen nähden. Lämpö- ja kylmäkertoimia on useita. Taulukossa 9 on esitetty muutamia käytössä olevia kertoimia EN 14511 -standardin mukaan. [26.]

Taulukko 9. Lämpö- ja kylmäkertoimia standardin EN 14511 mukaan [26].

Kerroin Kuvaus

EER (Energy Efficiency Ratio) Kylmäkerroin. Kylmälaitteen kokonaisjäähdytystehon ja tehollisen sähkönottotehon suhde, yksikkönä watti/watti.

EER_rated (Rated Energy Efficiency Of Ratio)

Nimelliskylmäkerroin. Jäähdytyksen ilmoitettu teho (kW) jaettuna jäähdytyksen nimellisottoteholla (kW), kun kyl- mälaite jäähdyttää nimellisolosuhteissa.

COP (Coefficient Of Performance) Lämpökerroin. Kylmälaitteen lämmitystehon ja tehollisen sähkönottotehon suhde, yksikkönä watti/watti.

COPrated (Rated Coefficient Of Per- formance)

Nimellislämpökerroin. Lämmityksen ilmoitettu teho (kW) jaettuna lämmityksen nimellisottoteholla (kW), kun kyl- mälaite lämmittää nimellisolosuhteissa.

Valmistajien ilmoittamat lämpö- ja kylmäkertoimet vastaavat kerrointa tietyissä olosuh- teissa, joten on syytä selvittää, millaisissa olosuhteissa ja minkä standardin mukaan lämpö- ja kylmäkertoimet on laskettu. Standardeja, joilla COP-arvoja ilmaistaan, ovat EN 255 ja EN 14511. Suomen standardisoimisliiton SFS ry:n mukaan EN 255 on pois- tunut jo käytöstä ja korvattu EN 14511 -standardilla. Valmistajat ilmoittavat kuitenkin vielä myös EN 255 -standardin mukaan laskettua COP-arvoa. Standardissa EN 255 ei esimerkiksi lasketa lämpöpumpun sähkönkulutukseen mukaan kiertopumpun kulutusta kuten EN 14511 -standardissa. [25.] Lämpöpumpun todellisen hyötysuhteen seuraami- seksi on mitattava järjestelmän sähkönkulutusta sekä tuotetun lämmitys- tai jäähdy- tysenergian määrää.

6.3 Käyttöveden kulutus

Käyttöveden kulutuksen mittauksesta on esitetty vaatimuksia Suomen rakentamismää- räyskokoelman osassa D1. Määräysten mukaan rakennus tulee varustaa päävesimitta- rilla. Jos kiinteistössä on useampi kuin yksi huoneisto, asennetaan päävesimittarin li-

säksi huoneistokohtaiset vesimittarit huoneistoon tulevan kylmän ja lämpimän käyttö- veden mittaamiseen. Mittareiden osoittamaa vedenkulutusta on voitava käyttää lasku- tuksen perusteena. [18.] Pelkän huoneistokohtaisen vedenmittauksen ja laskutuksen on arvioitu pienentävän keskimääräistä vedenkulutusta noin 10 % [19, s. 15].

7 Olosuhteiden seuranta ja hallinta

7.1 Asunnot

7.1.1 Lämmitysverkostojen lämpötilat

Vesikiertoisten lämmitysverkostojen menoveden lämpötilaa säädetään säätökäyrällä ulkolämpötilan mukaan [2, s. 124]. Lämmitysverkostojen meno- ja paluulämpötilojen maksimi arvot on määritelty Energiateollisuuden kaukolämmityksen määräykset ja oh- jeet K1:ssä. Kuvassa 8 on esitetty tyypillisen patterilämmitysverkoston toimintalämpöti- lat.

Kuva 8. Tyypillisen patterilämmitysverkoston toimintalämpötilat.

Säätölaitteiden ja lämmitysjärjestelmän toiminnan kannalta on seurattava, että verkos- ton menolämpötila vastaavaa säätökäyrää. Menoveden lämpötilan poiketessa säätö- käyrältä liikaa seuraa hälytys. Lämmitysverkostojen lämpötilojen lisäksi on mitattava lämpimän käyttöveden ja lämpimän käyttöveden kiertopiirin lämpötilaa. Lämpimän

käyttöveden lämpötilan asetusarvo on +58 °C. [30.] Suomen rakentamismääräysko- koelman osan D1 mukaan lämpimän käyttöveden lämpötilan tulee olla vähintään 55 °C, joten on seurattava, että lämpimän käyttöveden lämpötila kiertojohdossa ei las- ke sen alle [19, s. 8]. Lämpimän käyttöveden lämpötila ei myöskään saa kohota yli +65 °C:n [19, s. 9]. Lämpimän käyttöveden lämpötilojen poiketessa sallituista rajoista seuraa hälytys [30].

7.1.2 Ulkolämpötilan mittaus

Ulkolämpötilan mittauksessa tulee huomioida ulkolämpötila-anturin sijainti. Anturi sijoi- tetaan rakennuksen pohjoissivulle varjoisaan paikkaan noin 2,5 metrin korkeudelle.

Anturia ei tulisi asentaa suoraan ikkunan, oven tai tuuletusaukon yläpuolelle, sillä ylös- päin virtaava lämmin ilma vääristää mittaustulosta. Anturia ei tulisi asentaa myöskään poistoilmasäleikön tai muun lämmönlähteen läheisyyteen. [20.]

7.1.3 Tuloilman lämpötila

Tuloilman lämpötilan tulisi olla sopiva jotta rakennuksen sisäilmaston olosuhteet pysyi- sivät hyvinä. Tuloilman lämpötilaa voidaan pitää vakiona tai säätää esimerkiksi huone- tai poistoilman lämpötilan mukaan. Tuloilman lämpötilan vakiosäädössä tuloilman läm- pötila pidetään halutussa asetusarvossa tuloilmakanavaan sijoitetun lämpötila-anturin avulla. Tuloilman lämpötila-anturi tulisi sijoittaa riittävän kauaksi lämmityspatterista ja puhaltimesta, jotta ilmavirtaukset ehtisivät sekoittua ja lämpötila tasaantua. [21, s. 142–

143.]

Vakiosäätö sopii hyvin tuloilman lämpötilan säätöön, kun ilmanvaihtokone palvelee useita erilaisia tiloja [21, s. 142]. Vakiosäätöä tulisi käyttää silloin, kun tilojen lämpötilan säätö hoidetaan tilakohtaisilla lämmityspattereilla ja ilmanvaihtokone on vain ilmanvaih- toa varten [15, s. 229]. Näistä syistä tuloilman vakiosäätö olisi sopivin valinta asuinra- kennuksissa, joissa käytetään keskitettyä tai hajautettua ilmanvaihtoa. Ilmanjakotapana asunnoissa käytetään sekoittavaa ilmanvaihtoa, joten sen toiminnan ja viihtyvyyden kannalta sisäänpuhallusilman lämpötilan tulisi olla joitakin asteita huoneen lämpötilaa alhaisempi. Liian korkea tuloilman lämpötila jättää ilmasuihkun katonrajaan, jolloin il- masuihku ei laskeudu oleskeluvyöhykkeelle. Lämmityskaudella suositeltava tuloilman sisäänpuhalluslämpötila on 15–17 °C. [22.]

Poistoilmasäädössä tuloilman lämpötilaa säädetään siten, että poistoilman lämpötila pyritään pitämään halutussa lämpötilassa. Poistoilmalle annetaan asetusarvo ja tuloil- man lämpötilalle ala- ja yläraja-arvot, joiden välillä tuloilman lämpötilan tulee pysyä.

Poistoilman lämpötila antaa hyvän keskiarvon huoneiden keskilämpötilalle. Poistoil- masäätö sopii ilmanvaihtojärjestelmään, joka palvelee useita samanlaisia tiloja, joiden lämpötilaan halutaan ilmanvaihdolla vaikuttaa. [21, s. 142.] Asuinrakennusten keskite- tyssä ilmanvaihdossa poistoilmansäätö ei välttämättä ole sopivin tapa, sillä asunnot ovat usein erilaisia ja keskitettyyn ilmanvaihtoon on saatettu liittää yleistiloja, joissa lämpöolosuhteet ovat erilaiset [30].

Esimerkiksi, oletetaan, että lämmityskaudella rakennuksessa olevien asuntojen sisä- lämpötila on +21 °C ja yleistilojen lämpötila +17 °C. Asuntoja ja yhteistiloja palvelee yksi keskitetty tulo- ja poistoilmanvaihtokone. Tuloilman ylä- ja alaraja-arvoiksi on ase- tettu +17 °C ja +20 °C. Tässä tapauksessa tuloilman lämpötila voi olla mitä vain välillä +17 °C…+20 °C säädöstä riippuen, sillä poistoilman lämpötilaa on vaikea etukäteen arvioida tilojen erilaisten lämpöolosuhteiden johdosta. Sisäänpuhalluslämpötilan olles- sa hyvin lähellä huonelämpötilaa sekoittava ilmanvaihto ei toimi optimaalisesti [22].

Lisäksi energian käytön tehokkuuden kannalta tilojen lämmitys kannattaa jättää mah- dollisimman paljon varsinaiselle lämmitysjärjestelmälle, joka on tarkkasäätöisempi ja hyödyntää ilmaislämmöt ja lämpökuormat ilmanvaihtokonetta paremmin [22].

Huonesäädössä tuloilman lämpötilaa säädetään siten, että huoneen lämpötilaa pyri- tään pitämään halutussa lämpötilassa sijoittamalla lämpötila-anturi huoneeseen, jonka avulla tuloilman lämpötilaa säädetään. Tuloilman lämpötilalle annetaan ala- ja yläraja- arvot kuten poistoilmasäädössä. Huonesäätö sopii parhaiten yksittäisiin suuriin tiloihin, joten asuntojen tuloilman lämpötilan säädössä sen käyttö ei ole yleensä kannattavaa ellei käytössä ole esimerkiksi ilmalämmitys. [21, s. 143; 27.]

Tuloilman lämpötilan säädössä voidaan käyttää myös ulkolämpötilakompensointia, jolloin tuloilman lämpötilan asetusarvoa siirretään ulkolämpötilan mukaan. Tuloilman lämpötilan asetusarvon nosto lisää viihtyvyyttä ulkoilman lämpötilan ollessa hyvin ma- tala. [21, s. 149.] Ulkolämpötilakompensointi voitaisiin toteuttaa lämmityskaudella esi- merkiksi kuvassa 9 esitetyllä tavalla.

Kuva 9. Ulkolämpötilakompensoitu tuloilman lämpötilan säätö.

Kuvan mukaan tuloilman lämpötilaa pidetään lämmityskaudella vakiona, kunnes läm- pötila laskee –20 °C:n alapuolelle, jolloin tuloilman lämpötilan asetusarvo kasvaa. Ulko- lämpötilan ollessa –25 °C tai alle tuloilman asetusarvo on 3 °C normaalia korkeampi.

7.1.4 Kesäajan viilennys

Kesäajan viilennystä käytetään keskitetyn ilmanvaihdon yhteydessä rakennuksen hai- tallisen ylilämpenemisen hallintaan. Kesäajan viilennyksessä rakennuksen ilmanvaih- to tehostuu viilentäen rakennusta. Kesäajan viilennys on hyvä keino kesäajan lämpöti- lanhallintaan kun halutaan välttää jäähdytysjärjestelmän käyttöä. Perusedellytys kesä- ajan viilennykselle on, että tehostustilanteessa poistoilman lämpötila on ulkoilman läm- pötilaa korkeampi. Poistoilman lämpötilalle asetetaan raja-arvo, jolloin tehostus käyn- nistyy, mikäli ulkolämpötila on aseteltujen raja-arvojen välillä. [27.]

Tehostus voisi toimia esimerkiksi silloin, kun poistoilman lämpötila on suurempi kuin 24 °C ja ulkolämpötila on välillä 12 °C…24 °C. Tulo- ja poistoilman lämpötila- antureiden tulisi olla tarkkuudeltaan riittäviä, jotta tehostus ei mene päälle mittavirhees- tä johtuen, jolloin ulkolämpötila saattaa olla todellisuudessa poistoilman lämpötilaa kor- keampi. Tehostustilanteessa ulkolämpötilan olisi hyvä olla esimerkiksi vähintään 1 °C alhaisempi kuin poistoilman lämpötila. Tulisi huomioida myös, että tehostustilanteessa sisäänpuhallusilma ei saisi olla liian kylmää. Liian kylmä ilma saattaa aiheuttaa vedon

tunnetta sekä kondensoitumista kanavistojen ulkopintaan, jos kanavistoja ei ole eristet- ty. Jos tehostustilanteessa ulkolämpötila on liian alhainen, tulisi se lämmöntalteenotolla lämmittää sopivaksi. Riittävä lämpötila olisi noin +14 °C lämmöntalteenoton jälkeen, sillä ilma lämpenee vielä muun muassa puhaltimella ja kanavistossa ennen sisäänpu- hallusta. Tehostustilanteessa lämmityspatterin toiminta tulisi olla lukittu pois päältä.

Poistoilman lämpötilalle täytyisi myös asettaa raja-arvo, jolloin tehostus pysähtyy, jotta asuntoja ei viilennetä liikaa. Pysäytysrajaksi voidaan poistoilman lämpötilalle asettaa esimerkiksi 22,5 °C. Tehostuksen tulisi pysähtyä myös, jos ulkolämpötila ei pysy 1 °C poistoilman lämpötilaa alhaisempana esimerkiksi 15 minuutin ajan. [27; 32.]

Keskitetty ilmanvaihto palvelee usein kesäajan lämpöolosuhteiltaan hyvin erilaisia asuntoja ja yleistiloja. Tästä syystä pelkkä poistoilman lämpötilan pysäytysraja ei vält- tämättä takaa, ettei yksittäisten asuntojen lämpötila laske liikaa. Lämpötilaa kannattai- sikin mitata lisäksi yksittäisistä huoneistoista, joiden oletetaan viilenevän muita nope- ammin. Näitä voisivat olla esimerkiksi pienet yksiöt, joiden ilmanvaihto on huoneiston kokoon nähden suuri ja auringon säteilyn vaikutus muihin huoneistoihin verrattuna pie- ni. Mikäli päädytään mittaamaan huoneiston lämpötilaa tehostuksen ohjaamiseksi, tulisi se suorittaa useammasta huoneistosta, sillä yhden huoneiston lämpötilan laskeminen liian alas saattaa johtua myös käyttäjän toiminnasta. Tehostus pysähtyisi esimerkiksi silloin, kun mitattavien huoneistojen keskilämpötila laskee alle 21 °C. Vastaavasti huo- nelämpötila saattaa olla liian korkea yksittäisissä huoneistoissa, joihin auringon säteilyn vaikutus muihin verrattuna on suuri, vaikka poistoilman lämpötila on vielä tehostuksen käynnistysrajan alapuolella. Tästä syystä tehostus voisi mennä päälle, mikäli yksittäis- ten huoneiden keskilämpötila nousee esimerkiksi yli 28 °C:n. [27; 32.]

Varsinkin tehostuksen pysäytys huonelämpötilamittausten perusteella on tärkeää, sillä käyttäjä ei itse pysty millään tavalla vaikuttamaan liian alhaiseen huonelämpötilaan, jos se on aiheutettu ilmanvaihdon tehostuksella. Tehostuksen käynnistys ei kuitenkaan ole kannattavaa yksittäisten huonelämpötilojen noustessa liian korkeaksi, sillä käyttäjän toiminta vaikuttaa oleellisesti lämpötilan nousuun. Esimerkiksi sälekaihtimien käytöllä on useiden asteiden merkitys huonelämpötilaan aurinkoisina päivinä. Lisäksi käyttäjällä on mahdollisuus viilentää huoneistoa esimerkiksi tuulettamalla. [27; 32.]

7.1.5 Huonelämpötilan mittaukset

Asuntojen huonelämpötilaa mitataan, jotta sisäilmaston lämpöolosuhteita voidaan seu- rata. Asuinkerrostaloissa on yleensä paljon samanlaisia huoneistoja, joten lämpötilaa mitataan pääasiassa huoneistoista, joiden oletetaan olevan lämpöolosuhteiltaan erilai- sia. Huonelämpötilaa tulisi mitata lämmönjakohuoneelta etäisimmästä ja lähimmästä huoneistoista. Tällä voidaan varmistua, että lämmityskaudella lämmitysverkostosta saadaan riittävästi lämpöä myös etäisimpään asuntoon. Huonelämpötilaa mitataan myös olosuhdesimulointien perusteella kriittisimmästä huoneistosta sekä huoneistosta, jonka oletetaan edustavan lämpöolosuhteiltaan suurinta osaa rakennuksen huoneisto- ja. Asuntojen huonelämpötilan tavoite-arvo on 21 °C. Huonelämpötilan mittauksille an- netaan ala- ja yläraja-arvot, joiden ylittäessä saadaan hälytys. Kesällä ylärajahälytystä ei kuitenkaan käytetä, kun ulkoilman lämpötila nousee yli asetetun arvon. [27; 28; 30.]

7.2 Kerhotilat

Kerhohuoneiden henkilökuormat vaihtelevat voimakkaasti, joten hiilidioksidipitoisuuden mittaus sopii hyvin kerhotilojen ilmanvaihdon tarpeenmukaiseen ohjaukseen. Ilman- vaihtoa voidaan ohjata esimerkiksi siten, että ilmavirrat ovat 70 % normaali- ilmavirroista hiilidioksidipitoisuuden ollessa alle 750 ppm ja ilmanvaihto tehostuu hiilidi- oksidipitoisuuden ylittäessä arvon 750 ppm. Ilmanvaihdon ohjaus hiilidioksidipitoisuu- den perusteella edellyttää omaa ilmanvaihtokonetta tai keskitettyyn ilmanvaihtoon yh- distettynä moottoripeltejä. [27.]

Hiilidioksidipitoisuutta voidaan mitata poistoilmakanavasta tai suoraan huonetilasta.

Mittaus suoraan huonetilasta antaa kuitenkin tarkempaa tietoa sisäilmasta oleskelu- vyöhykkeellä kuin kanavaan asennetut anturit. Seinälle asennettava anturi tulisi asen- taa 0,3–1,8 m lattiapinnan yläpuolelle. Sijoittelussa tulisi välttää paikkoja, joissa anturiin hengitetään suoraan sekä ikkunoiden, ovien ja tulo- ja poistoilmalaitteiden läheisyyttä.

Ilmanvaihtoa voidaan ohjata myös aikaohjelman, läsnäoloanturin ja huonelämpötila- anturin avulla. [23.]